新高考生物一轮复习 第三单元 细胞的生命历程 第9讲 细胞周期与有丝分裂讲义 浙科版.doc

第9讲 细胞周期与有丝分裂 考试标准知识内容必考要求加试要求细胞的增殖(1) 细胞周期(2)动、植物细胞的有丝分裂(3)活动：观察细胞的有丝分裂(4)活动：制作并观察植物细胞有丝分裂的临时装片(5)细胞有丝分裂各时期简图的绘制abbbabbb b考点一细胞周期1含义：连续分裂的细胞从一次分裂结束到下一次分裂结束所经历的整个过程。2组成：每一个细胞周期包括一个分裂期和一个分裂间期。3分裂间期(1)g1期：发生的主要是合成dna所需蛋白质的合成和核糖体的增生。(2)s期：主要是dna复制。(3)g2期：发生的是有丝分裂所必需的一些蛋白质的合成。4特点：分裂间期的时间总是长于分裂期。5过程(1)细胞核的分裂。(2)细胞质的分裂，称为胞质分裂。诊断与思考1判断下列叙述的正误(1)组成生物体的细胞越小越好()(2)所有的细胞均有细胞周期()(3)洋葱的表皮细胞比分生区细胞的增殖周期长()(4)进行减数分裂的细胞不具有细胞周期()2根据下列四种细胞周期的表示方法确定细胞周期方法名称表示方法用字母表示细胞周期扇形图abca为一个细胞周期直线图ab或cd为一个细胞周期坐标图abcde为一个细胞周期柱形图b组细胞处于分裂间期，正在进行dna复制，c组细胞多数处于分裂期3.由细胞形态判断，下列细胞中哪一类细胞最可能具有细胞周期？提示图中为精细胞，为肌肉细胞，为神经细胞，为哺乳动物的成熟红细胞(细胞已无细胞核和各种细胞器)，它们均属于高度分化的细胞，已丧失分裂的周期性；但细胞尚未分化，最可能连续分裂保持周期性。题组一细胞周期的判断与表示方法1.如图表示细胞周期，下列叙述不正确的是()a按箭头所示方向，aa段或bb段表示一个细胞周期b染色体的平均分配发生于ab段c细胞中dna含量的加倍发生在ba段d将癌细胞的细胞周期阻断在ba段可以治疗癌症答案a解析ba段、ab段分别表示分裂间期和分裂期，细胞周期应是bb段。2科研人员利用3h标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸标记进行有丝分裂的某一动物细胞，在不同间隔时间下进行放射显影，得到如图所示结果(a开始观察，细胞已被标记，b标记细胞开始进入分裂期，c观察到的细胞分裂图像为后期，d开始观察到两个细胞被标记，e标记细胞开始进入分裂期，f观察到被标记的细胞分裂成两个子细胞)。以下说法错误的是()a实验中采用的研究方法之一是同位素标记法b该细胞可能是干细胞c该细胞的细胞周期为22hd3h标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸可存在于该细胞的细胞核、线粒体和叶绿体中答案d解析由题意知，用3h标记的胸腺嘧啶脱氧核苷酸标记进行有丝分裂的某一动物细胞，应用了同位素标记法，a项正确；由于该细胞能连续分裂，可能是干细胞，b项正确；根据题意，d时期看到两个细胞被标记，说明进入了分裂末期，到下一次分裂末期为一个细胞周期，即图中的df，故细胞周期为22h，c项正确；动物细胞无叶绿体，故d项错误。3如图a表示在一个细胞周期(g1、s、g2组成了分裂间期，m为分裂期)中细胞核dna含量的变化曲线；图b表示一个细胞周期中各个时期细胞数目的变化(用特殊的方法在一个培养基中测得的)。请据图回答下列问题：(1)图b中dna含量为2c4c之间的细胞正处于_阶段。(2)用dna合成抑制剂处理，图b中dna含量为_的细胞数目会增加。用秋水仙素处理，图b中dna含量为_的细胞数目会增加。(3)细胞周期中，完成各时期所需时间的计算公式是tt(t为一个细胞周期所需的时间，n为取样的总细胞数，n为各期的细胞数)，根据图示与公式，s期的细胞数目是_个。答案(1)dna复制(2)2c4c(3)2000解析(1)在一个细胞周期中，随着dna复制，dna含量逐渐增加；dna复制之后，它们的dna含量是g1期的2倍。(2)图b中横坐标是dna含量，dna含量在2c4c之间，说明dna正在进行复制，对应图a中的s期，2c对应图a中的g1期，4c对应图a中的g2期和m期。(3)从图a可以看出细胞周期为10h，s期为2h，g1期为6h，共6000个细胞，所以取样总细胞数为：nt1010000个。所以s期的细胞数目为：nt22000个。题组二细胞周期各时期变化特点的分析4某哺乳动物体细胞在培养中能够分裂，在培养过程中将适量的3htdr(3h标记的胸腺嘧啶脱氧核苷)和某促进细胞分裂的药物加入到培养液中，培养一段时间，可观察和测量到()ag1期变短，该期有大量3htdr进入细胞核bs期变长，该期有dna复制和核糖体的增生cg2期变短，该期细胞核中有组蛋白dm期相对较短，该期细胞的核膜始终完整答案c解析促进细胞分裂的药物可以明显缩短细胞分裂的细胞周期。g1期主要是合成dna所需的蛋白质和核糖体的增生，s期主要发生的是dna的复制，g2期主要发生的是rna的合成和有丝分裂所必需的一些蛋白质的合成。因此，将某促进细胞分裂的药物加入到培养液中会使g1期变短，s期和g2期也变短；3htdr参与dna的复制，应该在s期大量进入细胞核；m期相对较短，该期细胞的核膜周期性地消失和重现；组蛋白是构成染色体的蛋白质，在g2期之前已经合成。综合上述分析，c项正确，a、b、d项叙述错误。5细胞周期可分为间期和分裂期(m期)，间期又分为g1期、s期和g2期。下表为体外培养的某种细胞的细胞周期各阶段时间(单位：小时)，若在细胞的培养液中加入过量的dna合成抑制剂，则()细胞周期g1sg2m合计时长(h)1073.51.522a.m期细胞至少需要11.5小时后才能到达g1期和s期的交界处bg2期细胞至少需要11.5小时后才能到达g1期和s期的交界处c所有细胞都被抑制在g1期和s期的交界处都需15小时后d所有细胞都被抑制在g1期和s期的交界处都需22小时后答案b解析由表中信息可知，m期细胞至少需要10小时后才能到达g1期和s期的交界处，a项错误；g2期细胞到达g1期和s期的交界处至少需要的时间为1.51011.5小时，b项正确；由于dna的合成在s期，当在培养液中加入过量的dna合成抑制剂时，dna合成被抑制，即s期的细胞被抑制，若使所有细胞都停留在g1、s期交界处，则刚完成dna复制的细胞需要经过g2、m和g1期，共需要15小时，但并不是所有细胞都需要15小时，故c、d项错误。1判断一个完整的细胞周期的方法(1)细胞周期以分裂间期为起点，而不能以分裂期为起点。(2)分裂间期的时间远远长于分裂期。(3)dna含量加倍的时间在细胞分裂间期，染色体数目加倍的时间在分裂期。2细胞周期的2点提醒(1)分裂间期的特征：间期又分为g1期、s期、g2期，g1期进行合成dna所需蛋白质的合成和核糖体的增生，为s期dna的复制做准备；s期合成dna；g2期进行有丝分裂所必需的一些蛋白质的合成，特别是微管蛋白的合成。(2)观察细胞分裂过程中染色体形态、数目的变化时，应选择细胞周期短、分裂期相对较长的细胞；由于分裂间期远比分裂期长，视野中处于间期的细胞数目更多。考点二细胞的有丝分裂1有丝分裂过程以高等植物细胞为例(连线)2动植物细胞有丝分裂的主要区别项目纺锤体的形成不同(前期)细胞分裂方式不同(末期)植物细胞由细胞两极发出的纺锤丝形成纺锤体形成细胞壁动物细胞由一对中心体发出纺锤丝形成纺锤体细胞膜向内凹陷使细胞缢裂为两个子细胞诊断与思考1判断下列叙述的正误(1)着丝粒分裂一定导致dna数目加倍()(2)真核细胞核dna的复制发生在有丝分裂前期()(3)在一个细胞周期中，dna的复制和中心粒的倍增可能发生在同一时期()(4)有丝分裂后期和末期，核dna分子数与染色体数相同()(5)动物细胞有丝分裂过程中，细胞板形成于末期()(6)动植物细胞有丝分裂过程中染色体的形态、数目变化不同()2探究有丝分裂过程中细胞结构的变化(1)纺锤体的变化：形成时期为前期解体时期为末期。(2)核膜、核仁的变化：解体时期为前期重建时期为末期。(3)中心体变化规律(动物细胞、低等植物细胞)间期复制前期移向两极并形成纺锤体末期平均分配到子细胞。(4)染色体行为变化规律3有丝分裂过程中相关成分或结构“加倍”的时期和原因分析成分或结构时期原因dna间期dna复制染色体后期着丝粒分裂中心体间期中心体复制细胞核末期新核膜已经形成，细胞质尚未分裂4.着丝粒、核dna、染色体、染色单体的数目变化(以二倍体生物为例)时期项目分裂间期分裂期前期中期后期末期着丝粒2n2n2n4n2n染色体2n2n2n4n42n染色单体04n4n4n00核dna2n4n4n4n4n4n2n5.与有丝分裂有关的细胞器及其生理作用细胞器名称细胞类型作用时期生理作用核糖体动、植物细胞间期(主要)与有关蛋白质的合成有关中心体动物、某些低等植物细胞前期与纺锤体的形成有关高尔基体植物细胞末期与细胞壁的形成有关线粒体动、植物细胞整个细胞周期提供能量题组一把握方法，识别有丝分裂细胞图像1.如图为细胞分裂过程中部分结构的变化示意图，此过程()a发生在细胞分裂期的末期，核膜再度合成b发生在细胞周期的分裂间期，染色质复制c发生在细胞分裂期的前期，核膜逐渐解体d发生在细胞分裂期的中期，染色体螺旋变粗答案c解析题图中的染色体含有染色单体，核膜已发生解体，说明该过程为有丝分裂前期。2.如图为动物细胞分裂中某时期示意图，下列相关叙述正确的是()a甲在分裂前期倍增并移向细胞两极b乙和丙在组成成分上差异很大c该时期细胞中染色体数是体细胞染色体数的两倍d该时期通过核孔进入细胞核的物质减少答案b解析a项，图示为动物细胞分裂的中期。甲为中心体，在分裂间期倍增，在分裂前期移向细胞两极。b项，乙为染色体，主要由dna和蛋白质组成；丙为纺锤丝，主要由蛋白质组成，可见两者在组成成分上差异很大。c项，该时期为分裂中期，可能为有丝分裂中期，也可能为减数第二次分裂中期，如果为有丝分裂中期，细胞中染色体数与体细胞染色体数相同；如果为减数第二次分裂中期，细胞中染色体数是体细胞染色体数的一半。d项，该时期核膜已经解体，无细胞核，故不存在物质通过核孔进入细胞核的情况。3下图是某动物细胞有丝分裂模式图，有关叙述不正确的是()a上述细胞有丝分裂的顺序是甲、丁、乙、丙b显微镜下观察到最多的细胞处于甲时期c开始出现染色体的时期是丁；染色体开始转变成染色质形态的时期是丙d若某药物可抑制纺锤体形成，则它极可能是作用于丙图答案d解析图中甲为间期，乙为后期，丙为末期，丁为前期，故图中细胞有丝分裂顺序为甲、丁、乙、丙，a正确；细胞周期中，间期历时最长，显微镜观察连续分裂的动物组织细胞处于间期的细胞数目最多，b正确；细胞有丝分裂中，染色体出现在前期，消失转变为染色质在末期，c正确；纺锤体的形成是在前期，d错误。题组二动植物细胞有丝分裂图像的识别4下列是一组动物活细胞有丝分裂图，有关说法正确的是()ab图细胞将出现细胞板，并缢裂成两个子细胞；c图细胞核中染色体数和dna数相等b该生物与高等植物有丝分裂的区别主要在c和e两个时期，秋水仙素使基因突变作用在e时期cd图细胞中同源染色体联会，形成四分体d上述细胞在细胞周期中出现的顺序是acdeb答案d解析本题主要考查对动物细胞有丝分裂各时期图形的识别，a、b、c、d、e各表示间期、末期、前期、中期、后期，d项正确；细胞板是植物细胞有丝分裂末期出现的，动物细胞有丝分裂末期是细胞膜向内凹陷缢裂成两个子细胞，而且c图中dna已经复制，但染色体数没有加倍，a项错误；b项中动物细胞与植物细胞有丝分裂的区别在前期和末期，即c、b时期，基因突变发生在dna复制时，即a时期，b项错误；同源染色体联会发生在减数分裂过程中，c项错误。5下图是某学生绘制的某高等植物细胞的分裂图像，其中错误的是()aa和bbc和dcb和dde和f答案c解析b、e图都表示有丝分裂末期，植物细胞有丝分裂末期出现细胞板，细胞膜不向内凹陷，b图错误；高等植物细胞没有中心体，d图错误。题组三通过曲线图的“变脸”掌握有丝分裂的过程变化6流式细胞仪可根据细胞中dna含量的不同对细胞分别计数。研究者用某抗癌药物处理体外培养的癌细胞，24小时后用流式细胞仪检测，结果如图。对检测结果的分析不正确的是()ab峰中细胞的dna含量是a峰中的2倍ba峰和b峰之间的细胞正进行dna复制c处于分裂期的细胞均被计数在a峰中d此抗癌药物抑制了癌细胞dna的复制答案c解析由图可知，在b峰中细胞的dna相对含量为80，而a峰中细胞的dna相对含量为40，a正确；在a峰与b峰之间细胞内的dna含量在逐渐加倍，所以正进行着dna分子的复制，b正确；通过实验组和对照组中b峰细胞的数量可以看出，实验组中进行dna复制的癌细胞数量明显减少，则说明该药物对癌细胞dna复制有抑制作用，d正确；处于分裂期的细胞大部分位于b峰，c错误。7如图为与有丝分裂相关的坐标曲线。下列相关说法不正确的是()a若纵坐标表示一条染色体中dna的含量，则cd过程细胞中dna含量不变b若纵坐标表示一个细胞中dna的含量，则e点时一条染色体中dna的含量与a点相同c若纵坐标表示一条染色体中dna的含量，则ac过程染色体数目不变d若纵坐标表示一个细胞中dna的含量，则ac过程染色体数目不变答案d解析若纵坐标表示一条染色体中dna的含量，则ab表示dna复制，cd表示着丝粒分裂，染色体数目加倍，但细胞中dna含量不变；若纵坐标表示一个细胞中dna的含量，则ab表示dna复制，cd表示细胞分裂成两个子细胞的过程，着丝粒分裂发生在bc段，因此d项中ac过程中包含有丝分裂后期染色体数目加倍的时期。8如图表示某动物细胞分裂的不同时期，细胞内染色体与核dna数目比的变化关系，下列相关叙述错误的是()aab段细胞中核糖体的活动很活跃bbc段的细胞可发生基因突变、基因重组和染色体畸变c处于cd段的细胞可以不存在同源染色体d着丝粒分裂发生在de段答案b解析ab段可表示分裂间期中蛋白质的合成时期，该时期核糖体活动活跃；bc段表示dna复制时期，不能发生基因重组；cd段可表示处于减数第二次分裂前、中期的细胞，该时期细胞中不存在同源染色体；de段染色体与核dna数目比由0.5变为1，是因为发生了着丝粒分裂。题组四利用直方图突破有丝分裂过程9如图是动物细胞有丝分裂不同时期染色体数目(a)、核dna分子数目(b)的直方图，下列叙述正确的是()a时期染色体还未复制，核dna已完成了复制b时期核膜、核仁重建，细胞中部出现细胞板c表示着丝粒分裂，染色体数目加倍，但核dna分子数目不变d表示同源染色体相互分离，染色体和核dna分子数目也随之减半答案c解析图可表示有丝分裂前期和中期，图可表示有丝分裂后期，图可表示有丝分裂末期。有丝分裂的前期和中期，dna已复制，染色体也完成了复制，但染色体数目不变。动物细胞分裂过程中不形成细胞板。有丝分裂过程中不会发生同源染色体分离现象。表示由中期到后期，着丝粒分裂，染色体数目加倍，但核dna分子数目不变。10.处于有丝分裂过程中的动物细胞，细胞内的染色体数(a)、染色单体数(b)、核dna分子数(c)可表示为如图所示的关系，此时细胞内可能发生着()a纺锤体形成b着丝粒分裂c细胞板形成d出现新的核膜答案a解析纺锤体形成于有丝分裂前期，此时染色体数(a)染色单体数(b)dna分子数(c)122，a正确；着丝粒分裂处于有丝分裂后期，每条染色体上含有1个dna，没有染色单体，b错误；细胞板出现在植物细胞中，题中为动物细胞，c错误；新的核膜出现于有丝分裂末期，此时每条染色体上含1个dna，没有染色单体，d错误。11下图表示某种哺乳动物细胞分别在正常培养和药物处理培养时，所测得的细胞中dna含量与细胞数的变化。推测该药物的作用是()a通过抑制dna的复制，抑制细胞分裂b通过促进dna的复制，促进细胞分裂c通过抑制纺锤体的形成，抑制细胞分裂d通过促进着丝粒分裂，促进细胞分裂答案c解析细胞分裂过程中，通过间期dna复制，细胞dna含量加倍，通过细胞分裂，细胞dna含量又恢复正常。若间期受阻，则细胞不能完成dna复制，dna含量为2c的细胞数将增多；若细胞不能完成分裂过程，则dna含量为4c的细胞数量将增多。1根据染色体变化识别细胞分裂时期(1)染色质变为染色体，染色体散乱分布前期，如图1。(2)着丝粒排列在赤道面上中期，如图2。(3)着丝粒分裂，染色体数目增加一倍后期，如图3。(4)染色体变成染色质末期，如图4。2动植物细胞有丝分裂图像的识别方法(1)细胞分裂的过程中出现中心体的不一定是动物细胞，低等植物细胞有丝分裂的分裂期，纺锤体的形成也与中心体有关。(2)细胞边界画成方形或图像中有细胞板结构，无中心粒结构，一般可判断为高等植物细胞。(3)细胞边界画成圆形或有中心粒，无细胞板结构，通过缢裂方式平分细胞，一般可判断为动物细胞。3dna、染色体、染色单体及每条染色体上dna含量变化曲线解读(1)ab、lm、pq是因dna分子复制。(2)gh、no、rs是因着丝粒分裂，姐妹染色单体分开，形成子染色体。(3)de、rs的变化很相似，都是dna含量减半，但发生的时期不同。(4)染色单体在细胞周期中的起点为0，终点也为0。4细胞分裂过程中直方图的分析方法直方图是表示细胞有丝分裂过程中数量关系的常用图形，典型直方图如下图所示，图中纵坐标表示一个细胞核中的dna、染色单体、染色体数。一般从两个方面判断细胞所属的分裂时期：(1)根据染色单体变化判断各时期染色单体(2)根据比例关系判断各时期dna染色体染色单体考点三(活动)制作并观察植物细胞有丝分裂的临时装片1实验原理(1)盐酸使植物细胞之间的果胶质层松散，用盐酸处理植物的根尖，使根尖细胞彼此容易分开。(2)细胞核内的染色体(质)易被碱性染料(龙胆紫溶液或醋酸洋红溶液)染成深色。(3)细胞的分裂是独立进行的，在同一分生组织中可以通过高倍物镜观察细胞内染色体的存在状态，判断处于不同分裂时期的细胞。2实验步骤洋葱根尖培养：实验课前34天，将洋葱放在盛满清水的广口瓶上，让其底部接触水面，放在温暖的地方培养，注意经常换水，待根长至15cm时取用装片制作观察深度思考(1)取材时为什么只能剪23mm，而不能过长？提示若剪得过长会包括伸长区，伸长区无细胞分裂，增加了寻找观察细胞的难度。(2)解离和染色时间要严格控制的原因是什么？提示若解离时间太短，则压片时细胞不易分散开；时间过长，则细胞分离过度、过于酥软，无法取出根尖进行染色和制片。若染色时间太短，则染色体不能完全着色；若染色时间过长，则使细胞核等其他部分充满染色剂，无法分辨染色体。(3)实验操作中漂洗和染色的顺序能不能互换？并说明原因。提示不能。漂洗的目的是洗去根尖组织细胞中的盐酸，有利于碱性染料的着色，若二者顺序颠倒，解离液中的盐酸会影响染色的效果。(4)为什么不能对细胞有丝分裂过程进行连续观察？如何才能找到细胞分裂各个时期的细胞？提示解离过程中细胞已经死亡，观察到的只是一个固定时期。如果要找到各个分裂时期的细胞，要不断移动装片，在不同的视野中寻找。(5)使细胞分散开的操作措施有哪三种？提示解离；镊子尖弄碎根尖；拇指按压盖玻片。题组一植物细胞有丝分裂实验的原理与操作1某小组进行观察洋葱根尖分生组织细胞有丝分裂的实验，下列关于该实验的叙述正确的是()a盐酸主要起固定作用bs期时间较长的细胞更适合做该实验的材料c观察到分裂末期细胞内细胞板向四周扩展形成新的细胞壁d细胞内染色体的存在状态可作为判断有丝分裂各时期的依据答案d解析质量分数为10%的盐酸的作用是解离，a项错误；应选m期较长的细胞做该实验的材料，b项错误；该实验观察到的根尖分生组织细胞已经是死细胞，无法观察到细胞板向四周扩展形成新的细胞壁的过程，c项错误；染色体的形态、特征和数目是判断有丝分裂各时期的依据，d项正确。2在“观察植物细胞有丝分裂”实验中，三位实验人员制作洋葱根尖装片的操作步骤如下表所示(“”表示操作，“”表示未操作)：实验人员操作取材解离漂洗染色制片甲根尖13mm处乙根尖13mm处丙根尖57mm处则甲、乙、丙观察到的实验现象分别是()a细胞重叠、染色体着色很浅不清楚、细胞分散染色体清楚b细胞分散但看不到染色体、染色体着色清楚、细胞分散染色体清楚c细胞重叠、染色体着色很浅不清楚、细胞着色清楚但看不到染色体d染色体着色很浅不清楚、细胞分散染色体清楚、细胞分散染色体清楚答案c解析解离的目的是使细胞分散开，甲未解离，细胞相互重叠；漂洗的目的是洗去解离液，便于染色，乙未漂洗，影响染色效果，染色体着色很浅不清楚；根尖57mm处为伸长区，伸长区细胞已失去分裂能力，染色体呈染色质状态，故观察不到染色体。题组二影响细胞有丝分裂的实验探究3用不同浓度的药物x处理大蒜根尖分生区细胞3d、5d后，分别制片观察有丝分裂指数有丝分裂指数(%)分裂期细胞数/观察细胞数100%如下图，相关叙述错误的是()a药物x浓度为0时有丝分裂指数只有10%，表明多数细胞处于分裂间期b制作装片过程中使用解离液的目的是固定细胞的形态c高浓度的药物x严重抑制了根尖分生区细胞有丝分裂指数d随着处理时间的延长，根尖细胞有丝分裂指数呈下降趋势答案b解析有丝分裂指数是10%的含义是处于分裂期的细胞占10%，说明90%左右的细胞处于间期，故a项正确；解离液的作用是使细胞相互分离，b项错误。4某些有毒物质能诱导真核细胞在分裂过程中产生微核。微核是由断裂的染色体形成的椭圆形异常结构，游离于细胞核之外，光学显微镜下可见。某生物小组为了探究香烟焦油能否诱导微核产生，完成了如下实验：第一步：萃取获得香烟中的焦油，用醋酸丙酯将其溶解后，再用蒸馏水稀释，配制成一系列浓度的焦油溶液。各取等量溶液分别加入烧杯a、b、c、d中。将醋酸丙酯与蒸馏水混合后取等量加入烧杯e中。取等量蒸馏水加入烧杯f中。第二步：将6个状况相同、幼根已培养至1cm左右的洋葱，分别置于上述6个烧杯中培养较长且相同时间，然后从每个洋葱上随机取根尖(23mm)数根制作临时装片。第三步：镜检记录出现微核的细胞所占的比例(微核率)，计算每组平均值。结果如表所示：烧杯编号abcdef焦油浓度(g/ml)5010020030000平均微核率()12.55